Zuchongzhi 3.0

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

USTC / Hefei National Laboratory · сверхпроводниковые схемы · ПРОДЕМОНСТРИРОВАНА (Dec 2024 / Mar 2025) · 105 физических кубитов · доступ: lab + Tianyan cloud sibling

архитектура: Решётка трансмонов с перестраиваемыми элементами связи · Открыть на карте

Профиль реестра — вариант архитектуры у этой машины (поля реестра — на английском)

тип кубита: tunable transmon, tantalum-aluminium on sapphire

механизм вентиля: tunable coupler CZ-family; 1Q 28 ns, 2Q 45 ns

связность: rectangular lattice, average connectivity 3.5

управление: room-temperature RF

размещение управления: room-temp

считывание: dispersive

свидетельство вентиля: число, названное производителем, без протокола

флаги: оценочная база

Технологии по слоям — ячейка машины на каждом слое

1 Носитель кубита	Трансмон · основная ▣ Fig. 1a (flip-chip device, 105 qubits); §II ✅ tunable transmon, tantalum–aluminium on sapphire; 105 readable qubits; T1 ≈72 µs, T2 ≈58 µs (averages, Mar 2025)
2 Кодирование	«Голый» физический кубит (без кодирования) · основная ◌ 🔎 Bare two-level subspace — Computational subspace of an anharmonic oscillator; leakage to \|2⟩ is the price.
3 Механизм вентиля	CZ / iSWAP через перестраиваемый элемент связи · основная ▣ Fig. 1c (two qubits via coupler); §II ✅ tunable couplers (182), CZ-family; 1Q ≈28 ns, 2Q ≈45 ns; parallel 1Q 99.90%, 2Q 99.62% (Mar 2025)
4 Связность / транспорт	Статическая решётка со связью ближайших соседей · основная ▣ Fig. 1b (qubit/coupler topology) ✅ 15×7 rectangular lattice with 182 tunable couplers; average connectivity ≈3.5
5 Управление	Электроника при комнатной температуре + коаксиальный / гибкий кабель на кубит · основная ▣ Fig. 1a (control lines on second chip); §II (wiring attenuators) ✅ room-temperature RF
6 Считывание	Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, фильтр Парселла) · основная ▣ Fig. 1a (readout resonators on second chip); §II ✅ dispersive; readout 99.18% (arXiv) / 99.13% (USTC release), sources conflict
7 Код	— none — в этом слое ничего нет ▤ §III (large-scale random circuit sampling) ✅ no QEC code run on 3.0 (NISQ); RCS 83 q × 32 cycles, 10⁶ samples in a few hundred seconds; surface-code d=7 work stated separately
8 Декодер	— none — в этом слое ничего нет ▤ 🔎 no decoder (no QEC on 3.0)
9 Межсоединение	Многокристальная сборка в одном модуле (flip-chip, bump-bonding с управляющим кристаллом) · основная ▣ Fig. 1a (two sapphire chips, flip-chip) ✅ flip-chip: two chips bonded face-to-face, separating qubit layer from routing; one module, no inter-module interconnect
10 Производство	Литография сверхпроводниковых кубитов (переходы Al/AlOx/Al, разводка из Nb, 300 mm) · основная ▤ §II (fabrication procedure) ✅ Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) — IBM Albany 300 mm / Anderon foundry; Google Santa Barbara; Rigetti ABAA trimming (97.4% frequency-targeting success); OQC 500-qubit wafer-scale…

Стандартные рекорды

степень связности → 3.5 neighbours · typical (mean)

Mar 2025 · источник

ошибка двухкубитного вентиля при параллельной работе всей ширины → 3.80e-3 · typical (99.62% parallel 2Q)

Mar 2025 · источник

ошибка SPAM → 8.20e-3 · typical (readout error; sources give 8.2e-3 and 8.7e-3)

Mar 2025 · источник

T1-релаксация → 72 µs · типичное

Mar 2025 · источник

время однокубитного вентиля → 28 ns · лучшее

Mar 2025 · источник

когерентность T2 (эхо/DD) → 58 µs · типичное

Mar 2025 · источник

источники: ✅ 8 / 10

Иллюстрации

У каждой иллюстрации — рассказ о том, что на ней, и строка авторства.

A paper figure, drawn rather than photographed: (a) a 3D render of a flip-chip processor, a translucent sapphire qubit chip floating above a larger wiring chip marked with Chinese characters; (b) a grid of cross-shaped qubits with coupler bars and a two-qubit-plus-coupler circuit. Fig. 1 of Yulin Wu, Wan-Su Bao et al., arXiv 2106.14734 (2021-06-28), showing the Zuchongzhi processor: two sapphire chips, 66 qubits and 110 couplers. Notice that every pair of neighbouring transmons is linked through its own tunable coupler. “Fig. 1 — Device schematic of the Zuchongzhi quantum processor (two sapphire chips; 66 qubits and 110 couplers)” by Yulin Wu, Wan-Su Bao, Sirui Cao, Fusheng Chen, Ming-Cheng Chen, et al., arxiv.org/abs/2106.14734, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 1 — Zuchongzhi 3.0 quantum processor (a: illustration of flip-chip two-sapphire-chip device; b: qubit/coupler topology; c: simplified circuit schematic) внешнее изображение — откроется у источника

A three-panel paper figure of drawings, not photographs: (a) a rendered exploded view of the flip-chip, two-sapphire-chip processor; (b) a lattice map of qubits joined by coupler links; (c) a circuit schematic of two qubits and a tunable coupler. It is Fig. 1 of arXiv 2412.11924 by Dongxin Gao, Daojin Fan, Chen Zha and colleagues (December 2024) on the 105-qubit Zuchongzhi 3.0. In (c), each transmon and the coupler contain SQUIDs; tuning the coupler turns neighbour interactions on and off for two-qubit gates.

Fig. 2 — single-qubit (a) and two-qubit (b) gate error rates of Zuchongzhi 3.0 внешнее изображение — откроется у источника

Three colour heat maps drawn on the layout of the 105-qubit Zuchongzhi 3.0 superconducting processor, each tile printing its measured error: single-qubit gates (average 0.97 per thousand), two-qubit gates on the couplers (average 3.75 per thousand) and readout (average 8.67 per thousand). From Dongxin Gao, Daojin Fan and colleagues (arXiv, December 2024). Notice that errors differ from qubit to qubit, that grey tiles are unused, and that readout, not the gates, is the weakest step.